专利名称：高层建筑框支型钢砼梁式结构转换层施工方法
技术领域：
本发明涉及高层建筑结构转换技术，尤其是提供了一种高层建筑框支型钢砼梁式 结构转换层施工方法，适用于框支型钢混凝土梁式结构转换层。
技术背景转换层是高层建筑中极其重要的结构，它可以保证高层建筑的整体安全性，转换 层结构形式不同其施工方法也各有特点。从目前国内外已有的带转换层的高层建筑来 看，转换层结构主要有梁式、板式、箱式、桁架式和空腹桁架式。另外还有一些不太 常用的形式，如拱式、合柱式、墙式、间接式、巨型框架等。混凝土梁式结构转换层在国内用得最为广泛，据统计约占转换层形式的85%以上。原因在于它设计和施工较 简单，传力直接、受力机理明确且造价合理。梁式转换层由于其优点广泛应用于底部 大空间剪力墙结构之中，当需要纵横方向同时转换时可采用双向梁。但是当梁的跨度 较大时，由于转换梁的尺寸通常由抗剪承载力来控制而非抗弯承载力。且承受的竖向 荷载很大所以带来梁的尺寸高而大，梁高度过大带来施工难度加大。减小混凝土转换 大梁梁高比较行之有效的方法是采用型钢混凝土组合结构，也称劲性钢筋混凝土结 构。由于型钢混凝土的诸多优点，在高层、超高层转换层结构中多采用这种结构做转 换层。型钢混凝土结构转换层是一种新型的结构形式，带型钢混凝土转换梁转换层的建 筑越来越多，型钢混凝土结构梁式转换层整体抗侧移刚度很大，能够满足抗震要求。 转换层框支型钢混凝土梁、柱截面大，钢筋排列密集。有的型钢混凝土转换梁上下各 布置双排钢筋，梁柱节点钢筋纵横交错，箍筋以环型围绕型钢混凝土柱、梁外围，当 型钢混凝土柱或梁尺寸太小时，箍筋与型钢之间间距太小，箍筋135。弯钩现场施工不 易，箍筋容易与型钢梁、柱翼缘板碰撞。导致施工质量不良或抗震能力损失，在梁柱 节点部位型钢柱箍筋遇型钢梁部位箍筋需贯穿型钢梁腹板，无法采用闭合箍筋，目前 公知的做法是在型钢梁腹板上预留穿筋孔，型钢柱的箍筋在型钢梁腹板上已留好的孔 中穿过，由于整根箍筋无法穿过，只能将箍筋分段，采用L型或n型结合方式施工， 再用电焊焊接。但这种施工方法箍筋穿筋孔位置与型钢梁腹板螺栓孔非常接近，穿孔 削弱了型钢梁的强度。容易造成型钢梁腹板撕裂，影响抗震能力。在梁柱节点部位型 钢混凝土梁的主筋要穿过型钢柱的腹板，遇型钢柱翼缘由于不能在翼缘板上开孔，目 前公知的做法是在型钢柱翼缘板上焊接钢筋续接器，型钢混凝土粱钢筋由钢筋续接器 连接，但在应用过程中由于型钢柱翼缘板上续接器数量过多，甚至钢筋续接器双层排 列，造成焊接施工困难，或是型钢柱内横隔板间距过小，施工不易，或因为型钢柱内 横隔板与钢筋续接器无法水平对齐，造成型钢柱翼缘板容易撕裂。由于型钢混凝土梁尺寸压縮使钢筋续接器与型钢梁翼板空间不足，影响型钢梁与型钢柱渗透焊接或续接 器与型钢柱翼缘板焊接质量。钢筋续接器试验中常发生脱牙及断裂，质量(强度、韧 性)达不到标准。型钢柱翼缘板上已完成焊接的钢筋续接器在钢筋绑扎、搬运、吊装 过程中容易遭到碰撞损坏。且钢筋续接器排列过密小于最大钢筋直径，容易形成灌浆 孔隙或蜂窝现象。将形成容易破坏的接合弱点。另外在框支型钢混凝土梁式结构转换层施工过程中还会遇见以下技术难题1、 框支型钢混凝土梁内拉筋很密，水平间距为非加密区箍筋间距的两倍，上下 两排竖向错开布置，拉筋需要穿过型钢梁腹板，需要在型钢梁腹板上预留穿筋孔，这 样势必削弱型钢梁的承载力；2、 转换层上墙体钢筋均需在框支型钢混凝土梁内锚固，属于梁上墙。型钢混凝 土梁上墙体钢筋需要穿过型钢梁上、下翼缘，这就需要在型钢梁上、下翼缘预留穿筋 孔，而墙体竖向钢筋很密，型钢梁穿筋孔在型钢梁翼缘上密集排布，极大地削弱了型 钢梁的承载力，对结构受力很不利。3、 普通非框架梁与型钢梁相交处底部钢筋遇框支型钢梁要在腹板处预留穿筋孔；4、 型钢梁、柱拼接节点处型钢梁上、下翼缘多采用连接钢板、高强度螺栓连接。 由于型钢混凝土梁内钢筋很密造成钢筋绑扎困难。5、 框支型钢混凝土梁截面高度非常大，为了保证梁模板具有足够的强度、刚度、 稳定性，在混凝土浇注过程中不变形，模板支设、加固困难。6、 型钢混凝土梁上柱、剪力墙暗柱钢筋在型钢混凝土梁内锚固，必须在型钢梁 上翼缘预留穿筋孔，开孔削弱了型钢梁的强度，必须采取补强措施。发明内容本发明的目的在于提供一种高层建筑框支型钢砼梁式结构转换层施工方法，克服 了梁柱接头位置型钢混凝土柱加密区箍筋穿型钢梁腹板、型钢混凝土梁主筋穿型钢柱 翼缘、梁内拉筋穿型钢梁腹板，需要在腹板上预留穿筋孔、型钢混凝土梁上墙体钢筋 需要穿过型钢梁上、下翼缘，需要在型钢梁上、下翼缘预留穿筋孔、普通非框架梁与 型钢混凝土梁相交处底部钢筋穿型钢梁腹板、型钢梁、柱拼接节点处型钢梁上、下翼 缘因采用连接钢板、高强度螺栓连接造成型钢混凝土梁内钢筋绑扎困难、框支型钢混 凝土梁模板支设、加固困难、转换层上柱、暗柱钢筋穿型钢梁上、下翼缘，需要在型 钢梁上、下翼缘预留穿筋孔等一系列技术难题。本发明提供一种加劲板及"T"形钢牛腿等，该加劲板及"T"形钢牛腿等不仅解 决了梁柱节点部位型钢混凝土柱箍筋穿型钢梁腹板、型钢混凝土梁主筋穿型钢柱翼 缘、梁内拉筋、型钢混凝土梁上墙体钢筋、普通非框架梁与型钢混凝土梁相交处底部 钢筋、型钢梁、柱拼接节点处钢筋绑扎困难、框支型钢混凝土梁模板支设、加固困难、 转换层上柱、暗柱钢筋绑扎等一系列技术难题。型钢梁腹板上不需预留穿筋孔。增强 了型钢梁的强度。避免了型钢梁腹板预留穿筋孔可能引起的撕裂，增强了抗震能力。 避免了钢筋续接器焊接施工困难、型钢柱翼缘板容易撕裂、钢筋续接器容易遭到碰撞 损坏、钢筋续接器影响型钢梁与型钢柱渗透焊接或续接器与型钢柱翼缘板焊接质量、容易形成灌浆孔隙或蜂窝等缺陷。而且转换层上墙体钢筋在框支型钢混凝土梁内锚固 不需要在型钢梁上、下翼缘预留穿筋孔，增大了型钢混凝土梁的承载力，施工完的转 换层整体性好、抗侧移刚度大、满足抗震要求。对结构受力非常有利。且"T"形钢 牛腿及加劲板不影响型钢混凝土梁模板支设、加固，同时也解决了双排钢筋纵横交错、 排列密集所造成的钢筋绑扎困难问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是1、 型钢混凝土柱在柱头位置为箍筋加密区，常规施工方法型钢混凝土柱箍筋需 穿型钢梁腹板，考虑到型钢梁与型钢柱节点部位为薄弱部位，如果做穿筋孔对结构受 力很不利，采用在型钢梁、型钢柱翼缘板上悍接加劲板，型钢混凝土柱加密区里、外 侧箍筋做成开口箍筋焊在加劲板上。这样，梁柱节点部位型钢柱箍筋不需穿型钢梁腹 板。2、 为确保型钢混凝土梁柱接头处的交叉钢筋贯通且互不干扰，在型钢柱腹板上 预留穿筋孔，而且要相互错开。预留穿筋孔孔径既要便于穿钢筋又不能过多削弱型钢 柱腹板，预留孔洞的孔径较钢筋直径大4 6mm。如型钢柱腹板上开孔的大小和位置不 合适时，征得设计单位同意用电钻补孔或绞刀扩孔，不得用气割开孔。型钢柱穿筋孔 削弱了型钢柱的强度，应采取补强措施。型钢混凝土梁上下层钢筋如为双排，型钢梁 与型钢柱连接部位所有钢筋不得穿过型钢柱翼缘，加工型钢柱时在型钢柱上焊接"T" 形牛腿，第一层钢筋搭在"T"形钢牛腿上板上，第二层钢筋搭在"T"形钢牛腿下板 上，搭接部位用电焊封闭，双面焊接5d，焊缝厚度h为0. 3d 0. 5d、焊缝宽度b为 0.7d 0.9d (d为钢筋直径)，焊接质量必须达到验收和规范要求。3、 型钢混凝土梁内拉筋很密，常规施工方法需要穿过型钢梁腹板，需要在型钢 梁腹板上预留穿筋孔，这样势必削弱型钢梁的承载力，沿与型钢梁腹板垂直方向焊通 长拉筋加劲板，拉筋搭在加劲板上，搭接部位用电焊封闭，双面焊接5d,焊缝厚度h 为0.3d 0.5d、焊缝宽度b为0. 7d 0. 9d (d为钢筋直径)，焊接质量必须达到验收 和规范要求。4、 转换层上墙体钢筋均在型钢混凝土梁内锚固，属于梁上墙。在型钢梁上翼缘 墙体位置通长焊接150mm高墙体加劲板(墙体加劲板高度也可根据钢筋直径调整)， 墙体竖向双排钢筋做成"U"形，"11"形墙体钢筋接头按50%比例错开。两侧焊接在墙 体加劲板上，双面焊接5d，焊缝厚度h为0. 3d 0. 5d、焊缝宽度b为0. 7d 0. 9d (d 为钢筋直径)，焊接质量必须达到验收和规范要求。5、 普通非框架梁与框支型钢混凝土梁相交处底部钢筋遇框支型钢梁腹板断开， 在框支型钢混凝土梁内锚固。遇腹板向上弯锚15d (d为钢筋直径)。6、 型钢梁与型钢柱拼接节点改为焊接。尽量减少型钢梁上下翼缘连接钢板，以 便型钢混凝土梁钢筋顺利穿过。7、 为了支设、加固型钢混凝土梁侧模板，在型钢梁腹板两侧悍接对拉螺栓，对 拉螺栓直径及间距通过计算确定，对拉螺栓采用圆钢制作，作成"L"形，拐尺部分 长度200mm (也可根据实际调整)。对拉螺栓与型钢梁腹板焊接，双面焊接5d,焊缝厚度h为0. 3d 0. 5d、焊缝宽度b为0. 7d 0. 9d (d为对拉螺栓直径)，焊接质量必 须达到验收和规范要求。8、型钢混凝土梁上柱、暗柱在型钢混凝土梁内锚固，约束边缘端柱在转换层处 变截面，柱变截面位置纵向钢筋接头全部采用机械接头。钢筋变径处采用变径套筒。 需要下插钢筋时在型钢混凝土柱内下插1.51ae (lae为受拉钢筋抗震锚固长度)。插 筋位置如与型钢柱相碰，调整钢筋位置躲开型钢柱。型钢混凝土梁上柱、剪力墙暗柱 在型钢梁上翼缘预留穿筋孔，型钢梁穿筋孔直径根据钢筋直径大小确定，预留孔洞的 孔径较钢筋直径大4 6mm。开孔全部采用磁力电钻，严禁火焰切割。开孔削弱了型钢 梁的强度，采取补强措施。本发明的有益效果是解决了高层建筑框支型钢砼结构转换层在施工过程中的重 大技术难题，增强了型钢混凝土梁的强度、刚度、抗震能力。增大了型钢混凝土梁的 承载力，施工完的转换层整体性好、抗侧移刚度大、满足抗震要求。对结构受力非常 有利。与传统施工方法相比结构简单、施工方法简便、便于操作、施工速度快、提高 了工效、降低了劳动强度、成本低廉。不但节省材料而且可以降低造价，而且克服了 钢筋续接器质量不容易保证等一系列缺点。同时施工质量也比其他方法有保证，增加 了结构的耐久性。结构安全可靠，使高层、超高层建筑的抗震安全度得到保证。弥补 了现有施工技术的缺陷。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图l是本发明具体实施方式
的型钢柱加劲板示意图。其中，型钢混凝土梁l、型 钢柱2、型钢梁3、加劲板4、型钢柱里侧箍筋5、型钢柱外侧箍筋6、型钢混凝土柱 主筋7。图2是本发明具体实施方式
的普通非框架梁与型钢梁相交处钢筋做法图。其中， 普通非框架梁8、普通非框架梁底部钢筋9。图3是本发明具体实施方式
的转换层上墙体钢筋在型钢梁上做法图。其中，转换 层上墙体钢筋IO、墙体加劲板ll。图4是本发明具体实施方式
的型钢梁上柱、剪力墙暗柱穿筋孔示意图。其中，型 钢梁穿筋孔12、型钢梁补强钢板13。图5是本发明具体实施方式
的型钢梁与型钢柱梁柱节点处钢牛腿示意图。其中， 型钢梁箍筋14、 "T"型钢牛腿上板15、 "T"型钢牛腿下板16、型钢柱穿筋孔17、型 钢柱补强钢板18、拉筋加劲板19、对拉螺栓20。
具体实施方式
在图1中，在型钢混凝土梁1内的型钢梁3、型钢柱2翼缘板上焊接加劲板4， 型钢柱里侧箍筋5、型钢柱外侧箍筋6均做成开口箍筋焊在加劲板4上。双面焊接5d， 焊缝厚度h为0.4d、焊缝宽度b为0.8d (d为钢筋直径)，焊接质量必须达到验收和 规范要求。型钢柱里侧箍筋5、型钢柱外侧箍筋6另一端与型钢混凝土柱主筋7绑扎。在图2所示实施例中，普通非框架梁8与型钢混凝土梁1内的型钢梁3相交处，普通非框架梁8底部钢筋遇型钢梁3腹板处断开，在型钢混凝土梁l内锚固。遇腹板 向上弯锚15d (d为钢筋直径)。在图3所示的另一个实施例中，转换层上墙体钢筋10均在型钢混凝土梁1内锚 固，属于梁上墙。在型钢梁3上翼缘墙体位置通长焊接墙体加劲板11，墙体加劲板11高为150mm， 高度也可根据钢筋直径调整，但高度不能高出转换层结构板顶标高。转换层上墙体钢 筋10做成"U"形，接头按50%比例错开。两侧焊接在墙体加劲板11上，双面焊接 5d,焊缝厚度h为0.4d、焊缝宽度b为0.8d (d为钢筋直径)，焊接质量必须达到验 收和规范要求。在图4所示实施例中，型钢混凝土梁上柱、暗柱钢筋均在型钢混凝土梁1内锚固， 型钢混凝土梁上柱、剪力墙暗柱在型钢梁3上翼缘预留型钢梁穿筋孔12，型钢梁穿筋 孔直径根据柱、剪力墙暗柱钢筋直径大小确定，型钢梁穿筋孔12的孔径较钢筋直径 大5mm。开孔全部采用磁力电钻，严禁火焰切割。开孔削弱了型钢梁3的强度，开孔 部位在型钢梁3上翼缘焊接型钢梁补强钢板13做补强处理。在图5所示实施例中，在型钢混凝土梁l内，为确保梁柱接头处的交叉钢筋贯通 且互不干扰，在型钢柱2腹板上预留型钢柱穿筋孔17，而且要相互错开。型钢柱穿筋 孔17孔径既要便于穿钢筋又不能过多削弱型钢柱2腹板，预留孔洞的孔径较型钢混 凝土梁1内钢筋直径大5mm。如型钢柱2腹板上开孔的大小和位置不合适时，征得设 计单位同意用电钻补孔或绞刀扩孔，不得用气割开孔。型钢柱穿筋孔17削弱了型钢 柱2腹板的强度，在型钢柱2开型钢柱穿筋孔17部位焊接型钢柱补强钢板18做为补 强。型钢混凝土梁1内上下层钢筋如为双排，型钢混凝土梁l内，型钢梁3与型钢柱 2连接部位所有钢筋不得穿过型钢柱2翼缘，加工型钢柱2时在型钢柱2上焊接"T" 形钢牛腿上板15、 "T"型钢牛腿下板16， 15、 16之间及其与型钢柱2之间连接均采 用8mm角焊缝。第一层钢筋搭在15上，第二层钢筋搭在16上，搭接部位用电悍封闭， 双面焊接5d，焊缝厚度h为0.4d、焊缝宽度b为0.8d (d为钢筋直径)，焊接质量必 须达到验收和规范要求。型钢梁箍筋14按设计要求绑扎。梁内拉筋搭焊在拉筋加劲板19上，双面焊接5d，焊缝厚度h为0.4d、焊缝宽度 b为0.8d (d为梁内拉筋钢筋直径)，焊接质量必须达到验收和规范要求。拉筋加劲板 19沿型钢梁3腹板垂直方向通长焊接。为了支设、加固型钢混凝土梁l模板，在型钢 梁3腹板两侧焊接对拉螺栓20，对拉螺栓20直径及间距通过计算确定，对拉螺栓20 采用圆钢制作，作成"L"形，拐尺部分长度200mm (也可根据实际调整)。对拉螺栓 20与型钢梁3腹板焊接，双面焊接5d，焊缝厚度h为0. 4d、焊缝宽度b为0. 8d (d 为对拉螺栓20直径)，焊接质量必须达到验收和规范要求。
权利要求
1、一种高层建筑框支型钢砼梁式结构转换层施工方法，其特征在于施工方法为(1)梁柱节点部位采用在型钢梁、型钢柱翼缘板上焊接加劲钢板，型钢柱加密区箍筋做成开口箍筋焊接在加劲板上；(2)型钢混凝土梁梁柱接头处的交叉钢筋，在型钢柱腹板上预留型钢柱穿筋孔，并要相互错开，型钢柱穿筋孔部位焊接型钢柱补强钢板做为补强，翼缘部位加工型钢柱时在型钢柱翼缘上焊接“T”形牛腿，梁钢筋搭焊在牛腿上；(3)型钢混凝土梁内拉筋与沿型钢梁腹板垂直方向焊接的通长拉筋加劲板搭接焊接，拉筋搭在加劲板上，搭接部位用电焊封闭，双面焊接5d，焊缝厚度h为0.3d～0.5d、焊缝宽度b为0.7d～0.9d，d为钢筋直径；(4)转换层上竖向墙体钢筋两侧焊接在型钢梁上翼缘通长墙体加劲板上；(5)普通非框架梁与框支型钢混凝土梁相交处，普通非框架梁底部钢筋遇框支型钢梁腹板断开，在框支型钢混凝土梁内锚固；遇型钢梁腹板向上弯锚15d，d为钢筋直径；(6)型钢梁与型钢柱拼接节点为焊接；(7)在型钢梁腹板两侧焊接加固型钢混凝土梁侧模板用的对拉螺栓；(8)型钢混凝土梁上柱、剪力墙暗柱在型钢混凝土梁内锚固，梁上柱、剪力墙暗柱在型钢梁上翼缘预留穿筋孔。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于型钢柱穿筋孔削弱了型钢柱腹板 的强度，在型钢柱腹板开孔部位焊接型钢柱补强钢板做为补强；钢筋搭焊在牛腿上， 双面焊接5d，焊缝厚度h为0. 3d 0. 5d、焊缝宽度b为0. 7d 0. 9d， d为钢筋直径。
3、 根据权利要求1所述的方法,其特征在于预留穿筋孔的孔径较钢筋直径大4 6咖；加工型钢柱时在型钢柱上焊接"T"形牛腿，第一层钢筋搭在"T"形钢牛腿上 板上，第二层钢筋搭在"T"形钢牛腿下板上，搭接部位用电焊封闭，双面焊接5d， 焊缝厚度h为0. 3d 0. 5d、焊缝宽度b为0. 7d 0. 9d， d为钢筋直径。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于墙体竖向双排钢筋做成"U"形， 转换层上墙体钢筋接头按50%比例错开，两侧焊接在墙体加劲板上，双面焊接5d，悍 缝厚度h为0. 3d 0. 5d、焊缝宽度b为0. 7d 0. 9d。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在施工方法(7)中，对拉螺栓直 径及间距通过计算确定，对拉螺栓采用圆钢制作，作成"L"形，拐尺部分长度200mm， 对拉螺栓与型钢梁腹板焊接，双面焊接5d，焊缝厚度h为0. 3d 0. 5d、焊缝宽度b 为0. 7d 0. 9d, d为对拉螺栓直径。
6、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在施工方法(8)中，型钢梁穿筋 孔直径根据钢筋直径大小确定，型钢梁穿筋孔的孔径较钢筋直径大4 6mm，开孔全部 采用磁力电钻，开孔削弱了型钢梁的强度，采取焊接型钢梁补强钢板加强型钢梁的强 度。
全文摘要
一种高层建筑框支型钢砼梁式结构转换层施工方法，涉及高层建筑结构转换技术。在型钢梁、柱翼缘板上焊接加劲板，型钢柱箍筋做成开口箍筋焊在加劲板上。型钢柱腹板上预留穿筋孔，在型钢柱翼缘板上焊接牛腿，钢筋搭焊在牛腿上。非框架梁与型钢梁相交处钢筋遇型钢梁腹板断开弯锚。型钢梁上翼缘墙体位置通长焊接墙体加劲板，墙体钢筋两侧焊接在墙体加劲板上。型钢混凝土梁上柱、暗柱钢筋部位在型钢梁上翼缘预留穿筋孔。拉筋与拉筋加劲板焊接。型钢混凝土梁模板加固采用在型钢梁腹板两侧焊接对拉螺栓。优点在于，解决了高层建筑框支型钢砼结构转换层在施工过程中的重大技术难题，增强了型钢混凝土梁的强度、刚度、抗震能力。
文档编号E04B1/41GK101333825SQ20081011783
公开日2008年12月31日 申请日期2008年8月6日 优先权日2008年8月6日
发明者柳俊民 申请人:北京首钢建设集团有限公司;首钢总公司